微納米尺度磷酸鐵鋰正極材料的制備及改性.pdf

1、橄欖石結(jié)構(gòu)正極材料LiFePO4因其具有充放電電壓高、循環(huán)性好、原料價格低廉、環(huán)境友好和安全性能優(yōu)良,從而被看為最有希望和應(yīng)用前景的熱門鋰離子電池正極材料。但是,LiFePO4正極材料因本身的電導(dǎo)率較低問題,其可逆容量性能和大倍率充放電性能差。近些年來,科研工作者嘗試通過控制材料顆粒粒徑、碳包覆、添加導(dǎo)電高分子、摻雜金屬陽離子和鹵素離子等途徑來改進LiFePO4的性能,并取得了很好的成果。
　　本論文采用固相燒結(jié)法制備LiFePO

2、4/C正極材料,系統(tǒng)研究工藝路線的合成,并在此基礎(chǔ)上研究了低價與高價金屬陽離子摻雜。實驗分別使用TG-DTA分析材料熱穩(wěn)定性;采用XRD、SEM、拉曼光譜表征摻雜材料的結(jié)構(gòu)與形貌,利用恒流充放電測試、循環(huán)伏安法(CV)、阻抗分析法(EIS)檢測材料的電化學(xué)性能,系統(tǒng)研究金屬離子摻雜機制。
　　研究表明:Li量為1.02％時,制備材料結(jié)構(gòu)規(guī)整,沒有雜峰。隨鋰量的增加開始產(chǎn)生少許雜峰。1.02%鋰量樣品在0.2C時放電比容量達到134

3、.9mAh/g。
　　Na摻雜基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)兩步工藝相對一步工藝,具有更好的結(jié)晶性和較小的粒徑尺寸。摻雜Na-3%樣品結(jié)晶度最為規(guī)整,在0.2C倍率下首次放電比容量達到127.7mAh/g。相對未摻雜樣品。Na摻雜有促進材料粒徑減小、結(jié)構(gòu)趨向規(guī)整的作用。
　　V摻雜樣品也能改善LiFePO4的電化學(xué)性能。摻雜7%V樣品有最高的充放電比容量和最佳的的循環(huán)倍率性能,首次放電比容量為139.4mAh/g。V樣品摻雜的充放電平臺較差,

4、不夠平直穩(wěn)定。
　　比較了Na/V混摻、共摻兩種方式。其中混摻樣品Na/V比為1:4時首次充放電比容量最高,達135.2mAh/g。但同時,循環(huán)穩(wěn)定性最差,50次循環(huán)后,僅為首次比容量的86.5%。共摻3%樣品性能優(yōu)異,初始放電比容量達到146.0mAh/g,5C大電流下達到95.3mAh/g?；鞊交旧线€是兩種金屬作用,共摻同為作用,有一定的互相影響。
　　工藝改進碳包覆,發(fā)現(xiàn)對共摻樣品存在較大影響,其他摻雜均有很好的倍率